Введение к работе
Актуальность темы.
Важнейшей задачей машиностроения является обеспечение энергоэффективности и качества современных машин на основе экономного расходования материалов и энергии при их производстве и эксплуатации, изыскание путей снижения потерь мощности, веса и габаритов. Из всех видов известных механических передач вышеуказанным требованиям наиболее полно удовлетворяют многосателлитные (многопоточные) зубчатые планетарные передачи. Одной из таких передач является передача 2К-Н с одним внешним и одним внутренним зацеплениями сателлита.
Применение планетарных передач с локализованным контактом в приводах машин и механизмов в настоящее время сдерживается отсутствием исследований параметров внутреннего пространственного зацепления, анализа их влияния на показатели качества работы передач, содержащих колёса с внутренними арочными зубьями, отсутствием решения задач автоматизации нестандартных расчётов, математического и компьютерного моделирования таких зацеплений.
В связи с этим вопросы математического и компьютерного моделирования указанных планетарных передач на базе синтеза геометрических параметров, оценки показателей качества и обеспечения конструкторско-технологического процесса формообразования внутренних арочных зубьев колёс остаются актуальными.
Цель работы.
Повышение качественных показателей многосателлитной планетарной передачи типа 2К-Н путем локализации контакта в её зацеплениях на основе геометрического синтеза приближённого арочного зацепления, его математического и компьютерного моделирования.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
составление уравнений геометрического синтеза арочного приближённого внутреннего зацепления с учётом параметров инструмента и определение рациональных параметров зацепления;
оценка качественных показателей арочного приближённого зацепления;
адаптация известных условий координатно-геометрического синтеза плоского приближенного зацепления для приближенного пространственного зацепления, отвечающих требуемым условиям качества и обеспечивающих возможность одноинструментального формообразования внутренних арочных зубьев;
разработка средств автоматизации проектирования арочных зацеплений планетарных передач, включая программные модули расчёта параметров и формообразования внешних и внутренних арочных зубьев на современных станках с числовым программным управлением;
5) проведение экспериментов с целью подтверждения результатов теоретических исследований, и выработка рекомендаций по рациональному проектированию и производству планетарных передач 2К-Н с локализованным контактом.
Общая методика исследования.
Теоретические исследования базируются на теории зубчатых зацеплений с использованием дифференциальных исчислений, аналитических и численных методов, применением элементов матричной алгебры и аналитической геометрии.
Экспериментальные исследования базируются на использовании
современного технологического оборудования (малогабаритный
широкоуниверсальный станок МШ-2.2 с ЧПУ) совместно со специально спроектированной технологической наладкой и режущим инструментом.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректным применением методов синтеза и анализа зубчатых зацеплений, проверкой основных теоретических положений экспериментами и известными частными решениями задачи.
На защиту выносятся:
уравнения станочного зацепления при формообразовании арочных зубьев-перемычек колеса и полученные значения технологических параметров;
система уравнений геометрического синтеза арочного приближённого зацепления и полученные на его основе рациональные значения параметров;
выражения для определения отклонения бокового профиля арочного зуба-перемычки от эвольвенты;
методика моделирования зацеплений сателлита, мгновенного и суммарного поля зазоров с помощью ЭВМ;
программный комплекс автоматизированного расчёта планетарных передач с локализованным контактом;
методика экспериментальных исследований с целью подтверждения результатов теоретических исследований;
новые способы формообразования арочных зубьев;
рекомендации по рациональному проектированию и производству многосателлитных планетарных передач 2К-Н с локализованным контактом.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
создана математическая модель для осуществления геометрического синтеза внутреннего приближённого зацепления колёс с арочными зубьями с учётом параметров станочного зацепления и режущего инструмента;
разработан метод оценки важнейших показателей качества приближённого зацепления эвольвентного сателлита с колесом, выполненным в виде барабана с арочными зубьями-перемычками;
осуществлена оценка влияния исходных параметров внутреннего приближённого зацепления и режущего инструмента на локализацию контакта;
на базе уравнений геометрического синтеза получены математические зависимости, позволяющие смоделировать арочные зацепления сателлита и
осуществить их анализ, гарантирующий отсутствие интерференции поверхностей зубьев в пространстве.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
даны рекомендации по рациональному проектированию и производству многосателлитных планетарных передач 2К-Н с локализованным контактом;
разработана программа, позволяющая автоматизировать расчёты планетарных передач с локализованным контактом, включая разработку управляющих программ обработки зубьев на современных станках с ЧПУ;
предложены варианты исполнения многосателлитной планетарной передачи 2К-Н с арочными зубьями колёс.
Реализация работы.
Результаты исследования рекомендовано использовать в ООО «Механик» при проектировании приводов трубопроводной арматуры. Они используются в учебном процессе при изучении курсов «Теория механизмов и машин» и «Детали машин».
Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались на следующих научно-
технических конференциях и семинарах: региональные научно-практические
конференции «Научно-технические и социально-экономические проблемы
регионального развития», Глазов 2008, 2009, 2010 и 2011; всероссийская
конференция обучающихся «Национальное достояние России», Москва, 2010;
научный семинар на кафедре «Специальные инженерные науки» ГИЭИ
(филиала) ИжГТУ, Глазов, 2011; научный семинар на кафедре
«Конструкторско-технологическая подготовка машиностроительных
производств» факультета «Современные технологии и автомобили» ИжГТУ, Ижевск, 2011.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, оформлено две заявки на изобретения. Три статьи опубликованы в рецензируемых журналах (издания, рекомендованные ВАК РФ).
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка (111 наименований).
Она изложена на 147 страницах машинописного текста, включающих 96 рисунков, 5 таблиц, приложения на 2 страницах.
